【正文】 圖。將圖631a中的開關(guān)S周期性地開關(guān)，在一個周期T內(nèi)閉合的時間為τ，則一個外加的固定直流電壓U被按一定的頻率開閉的開關(guān)S加到電動機(jī)的電樞上，電樞上的電壓波形將是一列方波信號，其高度為U、寬度為t，如圖631b所示。電樞兩端的平均電壓為：Ud=T1T0242。tUdt=TU=rU（617）式中r=t/T=Ud/U，(0r為導(dǎo)通率（或稱占空比）。當(dāng)T不變時，只要改變導(dǎo)通時間t，就可以改變電樞兩端的平均電壓Ud。當(dāng)t從0~T改變時，Ud由零連續(xù)增大到U。實(shí)際電路中，一般使用自關(guān)斷電力電子器件來實(shí)現(xiàn)上述的開關(guān)作用，如GTR、MOSFET、IGBT等器件。圖63中的二極管是續(xù)流二極管，當(dāng)S斷開時，由于電樞電感的存在，電動機(jī)的電樞電流可通過它形成續(xù)流回路。1交流變頻調(diào)速有哪幾種類型，各有什么特點(diǎn)？（１）開環(huán)控制開環(huán)控制的通用變頻器三相異步電動機(jī)變頻調(diào)速系統(tǒng)控制框圖如圖625所示。圖625 開環(huán)異步電動機(jī)變頻調(diào)速VVVF通用變頻器 IM異步電動機(jī)該控制方案結(jié)構(gòu)簡單，可靠性高。但是，由于是開環(huán)控制方式，其調(diào)速精度和動態(tài)響應(yīng)特性并不是十分理想。尤其是在低速區(qū)域電壓調(diào)整比較困難，不可能得到較大的調(diào)速范圍和較高的調(diào)速精度。異步電動機(jī)存在轉(zhuǎn)差率，轉(zhuǎn)速隨負(fù)荷力矩變化而變動，即使目前有些變頻器具有轉(zhuǎn)差補(bǔ)償功能及轉(zhuǎn)矩提升功能，%的精度，所以采用這種V/F控制的通用變頻器異步機(jī)開環(huán)變頻調(diào)速適用于一般要求不高的場合，例如風(fēng)機(jī)、水泵等機(jī)械。圖626 矢量控制變頻器的異步電動機(jī)變頻調(diào)速VVVF矢量變頻器（2）無速度傳感器的矢量控制無速度傳感器的矢量控制變頻器異步電機(jī)變頻調(diào)速系統(tǒng)控制框圖如圖626所示。對比圖625圖，兩者的差別僅在使用的變頻器不同。由于使用無速度傳感器矢量控制的變頻器，可以分別對異步電動機(jī)的磁通和轉(zhuǎn)矩電流進(jìn)行檢測、控制，自動改變電壓和頻率，使指令值和檢測實(shí)際值達(dá)到一致，從而實(shí)現(xiàn)了矢量控制。雖說它是開環(huán)控制系統(tǒng)，但是大大提升了靜態(tài)精度和動態(tài)品質(zhì)。%，轉(zhuǎn)速響應(yīng)也較快。如果生產(chǎn)要求不是十分高的情形下，采用矢量變頻器無傳感器開環(huán)異步電機(jī)變頻調(diào)速是非常合適的，可以達(dá)到控制結(jié)構(gòu)簡單，可靠性高的實(shí)效。（3）帶速度傳感器矢量控制帶速度傳感器矢量控制變頻器的異步電機(jī)閉環(huán)變頻調(diào)速系統(tǒng)控制框圖如圖627所示。圖627 異步電機(jī)閉環(huán)控制變頻調(diào)速PG速度脈沖發(fā)生器矢量控制異步電機(jī)閉環(huán)變頻調(diào)速是一種理想的控制方式。它具可以從零轉(zhuǎn)速起進(jìn)行速度控制，即甚低速亦能運(yùn)行，因此調(diào)速范圍很寬廣，可達(dá)100:1或1000:1；可以對轉(zhuǎn)矩實(shí)行精確控制；系統(tǒng)的動態(tài)響應(yīng)速度甚快；電動機(jī)的加速度特性很好等優(yōu)點(diǎn)1什么是SPWM？SPWM信號是數(shù)字信號形式還是模擬信號形式？在PWM型逆變電路中，使用最多的是圖643a的三相橋式逆變電路，其控制方式一般都采用雙極性方式。U、V和W三相的PWM控制通常公用一個三角波載波uc，三相調(diào)制信號U ru, U rv 和, U rw的相位依次相差1200。U、V和W各相功率開關(guān)器件的控制規(guī)律相同，現(xiàn)以U相為例來說明。當(dāng)Uru uc時，給上橋臂晶體管V1以導(dǎo)通信號，給下橋臂晶體管V4以關(guān)斷信號，則U相相對于直流電源假想中點(diǎn)N’的輸出電壓UUN’= Ud/2。當(dāng)Uru uc時，給V4以導(dǎo)通信號，給V1以關(guān)斷信號，則UUN’=Ud／2。V1和V4的驅(qū)動信號始終是互補(bǔ)的。當(dāng)給V1（V4）加導(dǎo)通信號時，可能是V1（V4）導(dǎo)通，也可能二極管VD1（VD4）續(xù)流導(dǎo)通，這要由感性負(fù)載中原來電流的方向和大小來決定，和單相橋式逆變電路雙極性SPWM控制時的情況相同。V相和W相的控制方式和U相相同。UUN’、UVN’和Uwn’ 的波形如圖643b所示。可以看出，這些波形都只有177。Ud兩種電平。像這種逆變電路相電壓（uUN’、uVN’和uWN’）只能輸出兩種電平的三相橋式電路無法實(shí)現(xiàn)單極性控制。圖中線電壓UUV的波形可由UUN’ ― UVN’得出。可以看出，當(dāng)臂1和6導(dǎo)通時，UUV = Ud，當(dāng)臂3和4導(dǎo)通時，UUV =―Ud，當(dāng)臂1和3或4和6導(dǎo)通時，Uuv=0，因此逆變器輸出線電壓由+Ud、Ud、0三種電平構(gòu)成。負(fù)載相電壓UUN可由下式求得uUN=uUN’UUN39。+UVN39。+UWN39。31用SPWM進(jìn)行交流變頻調(diào)速所對應(yīng)的傳統(tǒng)方法有哪些？各有什么特點(diǎn)？實(shí)施SPWM的基本要求單極性SPWM法]（1)調(diào)制波和載波：曲線①是正弦調(diào)制波，其周期決定于需要的調(diào)頻比kf，振幅值決定于ku,曲線②是采用等腰三角波的載波，其周期決定于載波頻率，振幅不變，等于ku=1時正弦調(diào)制波的振幅值，每半周期內(nèi)所有三角波的極性均相同(即單極性)。調(diào)制波和載波的交點(diǎn)，決定了SPWM脈沖系列的寬度和脈沖音的間隔寬度，每半周期內(nèi)的脈沖系列也是單極性的。（2)單極性調(diào)制的工作特點(diǎn)：每半個周期內(nèi)，逆變橋同一橋臂的兩個逆變器件中，只有一個器件按脈沖系列的規(guī)律時通時通時斷地工作，另一個完全截止；而在另半個周期內(nèi)，兩個器件的工況正好相反，流經(jīng)負(fù)載ZL的便是正、負(fù)交替的交變電流。雙極性SPWM法(1)調(diào)制波和載波：調(diào)制波仍為正弦波，其周期決定于kf，振幅決定于ku,中曲線①，載波為雙極性的等腰三角波，其周期決定于載波頻率，振幅不變，與ku=1時正弦波的振幅值相等。調(diào)制波與載波的交點(diǎn)決定了逆變橋輸出相電壓的脈沖系列，此脈沖系列也是雙極性的，但是，由相電壓合成為線電壓(uab=uaub。ubc=ubuc。uca=ucua)時，所得到的線電壓脈沖系列卻是單極性的。(2)雙極性調(diào)制的工作特點(diǎn)：逆變橋在工作時，同一橋臂的兩個逆變器件總是按相電壓脈沖系列的規(guī)律交替地導(dǎo)通和關(guān)斷，毫不停息，而流過負(fù)載ZL的是按線電壓規(guī)律變化的交變電流。1步進(jìn)電動機(jī)是什么電機(jī)？它的驅(qū)動電路的功能是什么？伺服電機(jī)。環(huán)形分配，對控制信號進(jìn)行功率放大。試分析半橋逆變電路的工作原理半橋逆變電路原理如圖636a所示，它有兩個導(dǎo)電臂，每個導(dǎo)電臂由一個可控元件和一個反并聯(lián)二極管組成。在直流側(cè)接有兩個相互串聯(lián)的足夠大的電容，使得兩個電容的聯(lián)結(jié)點(diǎn)為直流電源的中點(diǎn)。設(shè)電力晶體管Vl和V2 基極信號在一個周期內(nèi)各有半周正偏和反偏，且二者互補(bǔ)。當(dāng)負(fù)載為感性時，其工作波形如圖636b所示。輸出電壓波形u0 為矩形波，其幅值為Um =Ud /2輸出電流i0 波形隨負(fù)載阻抗角而異。設(shè)t2 時刻以前V1 導(dǎo)通。t2 時刻給V1關(guān)斷信號，給V2 導(dǎo)通信號，但感性負(fù)載中的電流i0 不能立刻改變方向，于是VD2 導(dǎo)通續(xù)流。當(dāng)t3時刻i0 降至零時VD2 截止，V2 導(dǎo)通，i0 開始反向。同樣，在t4 時刻給V2 關(guān)斷信號，給V1 導(dǎo)通信號后，V2 關(guān)斷，VD1 先導(dǎo)通續(xù)流，t5 時刻V1 才導(dǎo)通。當(dāng)V1 或 V2 導(dǎo)通時，負(fù)載電流和電壓同方向，直流側(cè)向負(fù)載提供能量；而當(dāng)VD1 或 VD2導(dǎo)通時，負(fù)載電流和電壓反方向，負(fù)載中電感的能量向直流側(cè)反饋，既負(fù)載將其吸收的無功能量反饋回直流側(cè)。反饋回的能量暫時儲存在直流側(cè)電容中，直流側(cè)電容起到緩沖這種無功能量的作用。二極管VDVD2是負(fù)載向直流側(cè)反饋能量的通道，同時起到使負(fù)載電流連續(xù)的作用，VDVD2被稱為反饋二極管或續(xù)流二極管。第二篇：機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(試題和答案)一、填空題1．滾珠絲桿中滾珠的循環(huán)方式有、兩種。2．機(jī)電一體化系統(tǒng)，設(shè)計指標(biāo)和評價標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)包括、3．在伺服系統(tǒng)中，在滿足系統(tǒng)工作要求的情況